ההבדל בין זמן טיסה (ToF) לבין מצלמות מיפוי עומק תלת ממדיות אחרות

היכולת לחוש ולתקשר עם העולם התלת-ממדי הופכת חשובה יותר ויותר בנוף הטכנולוגי של ימינו, ואחת המבטיחות ביותר היא טכנולוגיית זמן הטיסה (ToF). זהו פתרון מיפוי עומק תלת ממדי פורץ דרך שצובר פופולריות בתחומים שאינם ניידים כגון אוטומציה תעשייתית וקמעונאות. למרות שקונספט ה-ToF קיים מאז שנות ה-90 יחד עם נעילת טכנולוגיית CCD, רק בשנים האחרונות הוא הבשיל לאט לאט כדי לעמוד בדרישות המחמירות של השוק המקצועי.

בפוסט זה, נבוא לבחון לעומק מדוע מצלמות ToF הופכות פופולריות יותר ויותר למיפוי עומק תלת ממדי, וכיצד הן שונות מטכנולוגיות הדמיה תלת ממדיות אחרות כגון דימות ראייה סטריאופונית והדמיית אור מובנית.

מהו מיפוי עומק תלת ממדי?

מיפוי עומק תלת ממדי, יכול להיקרא גם חישת עומק או מיפוי תלת ממדי. זוהי טכנולוגיה חדשנית היוצרת ייצוג תצוגה תלת מימדית של חלל או אובייקט על ידי מדידה מדויקת של המרחק בין החיישן לנקודות שונות בסביבה. היא פורצת את המגבלות של נתוני מצלמה דו-ממדית מסורתיים והיא קריטית עבור יישומים הדורשים תפיסה מרחבית מדויקת ויכולות קבלת החלטות בזמן אמת.

בבסיסו,מיפוי עומק תלת-ממדיכרוך בהקרנת מקור אור על אובייקט ולאחר מכן שימוש במצלמה או חיישן כדי ללכוד את האור המוחזר. הנתונים שנלכדו מנותחים כדי לקבוע את עיכוב הזמן או סטיית התבנית של האור המוחזר כדי ליצור מפת עומק. במונחים של הדיוטות, מפת עומק היא שרטוט דיגיטלי המתאר את המרחק היחסי בין כל אלמנט בסצנה לבין sensor.3D מיפוי עומק הוא ההבדל בין תמונה סטטית לעולם אינטראקטיבי דינמי.

מהי טכנולוגיית ראיית סטריאו?

טכנולוגיית ראייה סטריאופונית שואבת השראה מיכולתה של העין האנושית לתפוס עומק באמצעות ראייה דו-עינית. הטכנולוגיה משתמשת במושג פרלקסה סטריאופונית כדי לחקות את מערכת הראייה של העין האנושית, כאשר כל מצלמה מתעדת את שדה הראייה שלה ולאחר מכן משתמשת בתמונות השונות הללו כדי לחשב את מרחקי האובייקטים בסצנה. פרלקסה סטריאופונית היא ההבדל במיקום התמונה של אובייקט שנראה על ידי עין שמאל ועין ימין. והתהליך שבו המוח מחלץ מידע עומק מתמונת רשתית דו-ממדית דרך פרלקסה דו-עינית נקרא סטריאופסיס.

מצלמות ראייה סטריאופוניות משתמשות בטכנולוגיה זו ממש. הם לוכדים שתי תמונות נפרדות מנקודות מבט שונות (בדומה לעין האנושית) ולאחר מכן מתאמים באופן חישובי תמונות אלה כדי לקבוע מרחקי אובייקטים. מפות עומק נבנות על ידי זיהוי התכונות המתאימות בשתי התמונות ומדידת התזוזה האופקית או הפרלקסה בין תכונות אלה. דבר אחד שיש לציין הוא שככל שהפרלקס גדול יותר, כך האובייקט קרוב יותר לצופה.

כיצד פועלת מצלמת ראייה סטריאופונית?

מצלמות ראייה סטריאופוניות מחקות את הטכניקה של העין האנושית, אשר תופסת עומק באמצעות הגיאומטריה של טריאנגולציה, כאשר יש כמה תכונות מפתח לקחת בחשבון:

• קו בסיס: המרחק בין שתי המצלמות, בדומה למרווח האישונים האנושי (~50-75 מ"מ, מרחק אישונים).
• רזולוציה: פרופורציונלית לעומק. חיישנים ברזולוציה גבוהה יותר מספקים יותר פיקסלים לניתוח parallax, ומאפשרים חישובי עומק מדויקים יותר.
• אורך מוקד: אורך מוקד פרופורציונלי לעומק השדה. להשפיע על טווח העומק ושדה הראייה, מוקד קצר של אורך, שדה ראייה רחב, אך תפיסת עומק גרועה של השדה הקרוב;אורך מוקדהוא גבוה, שדה הראייה גדול, התצפית המפורטת יותר על עצמים בשדה הקרוב.

מצלמות ראייה סטריאופוניות מתאימות במיוחד ליישומי חוץ הדורשים שדה ראייה גדול, כגון מערכות ניווט אוטומטיות ושחזור תלת מימד. כמובן, הטכנולוגיה דורשת כי התמונה שנלכדה חייב להיות מספיק פרטים ומרקם או חוסר הומוגניות. אנו יכולים גם לשפר מרקמים ופרטים אלה על ידי הארת הסצנה עם תאורה מובנית כדי לשפר את זיהוי התכונות ולשפר את איכות מפת העומק.

מהי הדמיית אור מובנית?

דימות אור מובנה הוא שיטת מיפוי עומק תלת-ממדית מתוחכמת המשתמשת במקור אור כדי להקרין תבנית על משטח ולאחר מכן לוכדת את העיוות של תבנית זו תוך כדי אינטראקציה עם הגיאומטריה התלת-ממדית של האובייקט. טכניקה זו מאפשרת מדידה מדויקת של מידות האובייקט ושחזור צורתו התלת-ממדית.

בהדמיה תלת-ממדית, מצלמות אור מובנות משתמשות במקור אור כגון לייזר או LED כדי להקרין תבנית (בדרך כלל רשת או סדרה של פסים). מטרת התבנית היא לשפר את יכולתה של המצלמה לזהות ולמדוד שינויים במשטח שהיא מאירה. כאשר דוגמת המילוי מאירה את פני השטח של אובייקט, היא מתעוותת בהתאם לצורה ולתכונות המרחביות של האובייקט. המודול מצלמהיכול ללכוד תבניות מעוותות אלה בזוויות שונות למקור האור.

כיצד פועלת מצלמת אור מובנית?

צילום מובנה של מצלמת אור כולל מספר שלבים, המסוכמים בקצרה להלן:

• הקרנת דוגמת מילוי: תבנית אור שתוכננה במיוחד מוקרנת על עצם, אשר מעוות לאחר מכן כדי להשיג מיפוי תלת-ממדי המבוסס על קווי המתאר של האובייקט.
• לכידת תמונה: התבנית המעוותת נלכדת על ידי המצלמה והשינויים בתבנית נצפים בזווית מסוימת. עומק האובייקט מוסק על ידי השוואת תבנית האור המוקרנת הידועה ואינטראקציית האור עם פני השטח התלת-ממדיים של האובייקט.
• טריאנגולציה: המצלמה משתמשת בתבנית המוקרנת הידועה ובתמונה שצולמה כדי לחשב את עומק האובייקט על ידי טריאנגולציה ליצירת מפה תלת-ממדית מפורטת.

הדיוק והרזולוציה של דימות אור מובנה מושפעים מגורמים כגון איכות מקור האור, מורכבות התבנית והיכולת של המצלמה לזהות פרטים. טכניקה זו יעילה במיוחד בסביבות שבהן התאורה נשלטת ותכונות פני השטח של האובייקט נראות בבירור.

מהי הדמיית זמן טיסה?

הדמיית זמן טיסה (ToF) כבר סוקרה במאמר מיוחד. הדמיית זמן טיסה (ToF) היא טכנולוגיה בעלת דיוק גבוה וביצועים בזמן אמת, והיא הפתרון המועדף כיום למיפוי עומק תלת-ממדי. בלב טכנולוגיית ToF נמצא מקור האור, אשר מודד את הזמן שלוקח לאות האור להתפשט מהמצלמה, להשתקף מהאובייקט ולחזור לחיישן, מה שמאפשר לחשב את המרחק לאובייקט בדיוק מדהים. המעוניינים יכולים לעיין במאמר הקודם למבט מעמיק על עקרונות טכנולוגיית ToF, כמו גם יתרונותיה וחסרונותיה.

ראייה סטריאופונית לעומת הדמיית אור מובנה לעומת הדמיית זמן טיסה (ToF)

כשמדובר בהדמיה תלת-ממדית, הבחירה בין ראיית סטריאו, הדמיית אור מובנית וטכניקות זמן טיסה (ToF) תלויה בדרך כלל בדרישות הספציפיות של היישום. לכל גישה יש יתרונות ומגבלות משלה, אותם נחקור בפירוט כדי לעזור לך להבין מדוע מצלמות ToF מוכרות יותר ויותר כבחירה המועדפת עבור יישומי מיפוי תלת ממדיים רבים.

מדוע מצלמת זמן טיסה (ToF) היא בחירה טובה יותר למיפוי תלת-ממדי?

דיוק הוא קריטי לטכנולוגיית מיפוי תלת-ממדית. למעלה, למדנו מהי הדמיית עומק תלת-ממדית, כמו גם מידע על זמן טיסה (ToF), אור מובנה וראייה סטריאופונית. בואו נסכם בקצרה מדוע זמן טיסה (ToF) מתאים יותר למיפוי תלת-ממדי.

• מדידת עומק ישירה:מצלמות ToF יכולות למדוד עומק ישירות, ולפשט את דרישות עיבוד הנתונים בהשוואה לראיית סטריאו או מערכות אור מובנות המסתמכות על אלגוריתמים מורכבים לחישוב עומק בהתבסס על פרלקסה של התמונה או עיוות תבנית.
• דיוק גבוה ויכולת הרחבה:אספקת מדידות דיוק גבוהות עד מ"מ עד ס"מ, בשילוב עם טווח עומק הניתן להרחבה, הופכת את מצלמת ToF למתאימה היטב למדידות מדויקות במרחקים שונים.
• מורכבות תוכנה:נתוני עומק מצלמת ToF מופקים ישירות מהחיישן, ומפחיתים את הצורך באלגוריתמים. יעילות עיבוד נתונים משופרת והטמעה מהירה יותר.
• ביצועים טובים יותר בתאורה חלשה:בהשוואה לראייה סטריאופונית המסתמכת על מקור אור, מצלמות Tof מתפקדות טוב יותר בתנאי תאורה חלשה הודות למקור אור פעיל ואמין.
• עיצוב קומפקטי וחסכוני באנרגיה:בניגוד לחיישנים אחרים, מצלמות Tof קומפקטיות יותר וצורכות פחות חשמל. אידיאלי עבור התקנים ניידים או מכשירים המופעלים באמצעות סוללות.
• עיבוד נתונים בזמן אמת:מצלמת Tof לוכדת ומעבדת נתוני עומק במהירות רבה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור יישומים בזמן אמת כגון רובוטיקה.

אילו יישומים זקוקים למצלמות זמן טיסה?

רובוטים ניידים אוטונומיים (AMR):מצלמת Tof מספקת מדידת מרחק בזמן אמת וזיהוי מכשולים, ומעניקה ל- AMR את הגמישות לנווט בסביבות חיצוניות ופנימיות מורכבות. מסייע בתכנון נתיב ומניעת התנגשות, שיפור האוטונומיה והאמינות של הרובוט.

כלי רכב מונחים אוטומטיים (AGVs):בסביבות מחסנים וייצור, רכבי AGV המצוידים במצלמות ToF מבטיחים ניווט אמין וטיפול מדויק בחומרים. נתוני העומק שמספקות מצלמות אלה תומכים באלגוריתמים מתקדמים למציאת נתיבים כדי לייעל את הלוגיסטיקה ולהפחית את ההתערבות האנושית.

מכשירים מבוססי זיהוי פנים נגד זיופים:מצלמות ToF במערכות זיהוי פנים מוגדלות מונעות גישה לא מורשית באמצעות זיוף זיהוי פנים על ידי ניתוח נתונים מעמיקים שיכולים להבדיל בין פנים אמיתיות לבין ניסיון לשכפל אותן (למשל, מסכה או תמונה).

מסקנה

באמצעות מאמר זה, ניתן לראות בבירור את התפקיד החשוב של מצלמות זמן טיסה (ToF) בתחום ההדמיה התלת-ממדית. היתרונות של מצלמות ToF מדגישים גם את הפוטנציאל שלהן לחולל מהפכה בתעשיות המסתמכות על נתונים מרחביים מדויקים.
בעוד שלראייה סטריאופונית, הדמיית אור מובנית וטכנולוגיות ToF יש יתרונות משלהן, מצלמות ToF בולטות ביכולתן לספק מדידות עומק ישירות, מדויקות וניתנות להרחבה עם מורכבות תוכנה נמוכה יחסית. זה הופך אותם לאידיאליים עבור יישומים שבהם מהירות, דיוק ואמינות הם קריטיים.

עם ניסיון של למעלה מעשור בתעשייה באספקה והתאמה אישיתמצלמות OEMSinoseen יכולה לספק לך את פתרונות ההדמיה המיוחדים ביותר עבור מודול המצלמה שלך., בין אם זה MIPI, USB, dvp או ממשק MIPI csi-2, ל- Sinoseen תמיד יש פתרון לשביעות רצונך, אל תהסס לפנות אלינו אם אתה זקוק למשהו.